ZrO2基固体氧化物燃料电池中电荷输运研究

分析了以甲烷为燃料气体、空气为氧化气体的固体氧化物燃料电池中电子、氧离子在电池的阴极、阳极和电解质中的输运过程以及电子导电型电极有效反应区结构.具体研究了Pt|YSZ|Ag固体氧化物燃料电池(SOFC)的输出功率与电池运行温度的关系并与实验结果进行了对照,探讨了燃料电池中的主要电荷输运过程与电极有效反应区结构的关系以及它们对电池性能的影响因素.研究表明:在固体氧化物燃料电池中,电解质/电极/气体所形成的三相界面的结构、电极本身的导电性能和运行温度都直接影响电池的性能.     

固体氧化物燃料电池集流层厚度优化

针对电解质支撑固体氧化物燃料电池(SOFC),建立了一个较为全面的二维数学模型,考虑了相互依存的离子导电过程、电子导电过程以及气体输运过程,研究了孔隙率和电极集流层厚度对电池性能的影响。结果表明:电池的输出电流密度强烈依赖于电极集流层厚度,合适的阳极集流层厚度应在20~60μm,合适的阴极集流层厚度应在250~300μm。     

固体氧化物燃料电池肋的模拟研究

固体氧化物燃料电池(SOFC)肋尺寸对电池性能影响巨大。现今文献都是针对某一接触电阻对肋尺寸进行优化,然而实际电堆中接触电阻不是一个固定值,因此需要找到不同接触电阻时合适的肋宽度。采用数值模拟的方法,研究不同接触电阻时肋宽度对电池性能的影响,得到不同相对误差时,阳极肋和阴极肋宽度的取值范围。进一步分析发现当相对误差一定时,阳极肋最大值和最小值分别与循环单元宽度呈线性关系,阴极肋最大值和最小值分别与循环单元宽度呈二次方关系,为今后燃料电池肋的设计提供指导。     

单气室固体氧化物燃料电池的研究及进展

单气室固体氧化物燃料电池是一种工作在燃料和空气混合气氛下的新型燃料电池。它是利用阳极和阴极对工作气体的选择性电催化的差异来工作的。最近几年,单气室固体氧化物燃料电池得到了快速发展并出现了一些新的趋势,重点评述了在电池结构、电极材料和影响因素等方面的研究进展。     

CH_4-O_2固体氧化物燃料电池化学反应研究

研究了以甲烷为燃料气体、空气为氧化气体的固体氧化物燃料电池中的主要化学反应。同时研究了固体氧化物燃料电池电极结构、三相界面（电解质／电极／气体）结构和运行环境以及它们对电池主要化学反应的影响。并通过研究Ｐｔ｜ＹＳＺ｜Ａｇ固体氧化物燃料电池的开路电压与甲烷流量的关系,探讨燃料电池中的主要化学反应过程对电池性能的影响。研究表明,增加电极的孔隙率,可以增加三相界面的面积,从而增加有效反应区域,有利于电池反应。提高运行温度和阴极室氧的浓度,可以提高甲烷的利用率和电池的性能。     

阳极对YSZ薄膜SOFC性能的影响

研究了两种阳极对YSZ薄膜固体氧化物燃料电池(SOFC)性能的影响.NiO-YSZ阳极和NiO-SDC-YSZ阳极支撑的YSZ薄膜电池,在800 ℃时的开路电压分别为1.09 V和0.87 V,最大功率密度分别为0.86 W/cm2和0.16 W/cm2.NiO-SDC-YSZ阳极电池的电极总阻抗比NiO-YSZ阳极电池的高出58%.     

固体氧化物燃料电池特性计算分析

固体氧化物燃料是一种利用电化学原理直接将存储于燃料和氧化剂中的化学能转换成电能的发电装置。具有清洁、高效、燃料灵活等独特优点,研究操作和结构参数对电池性能的影响具有重要意义。本文整理了燃料电池过电位的基本公式,并通过计算机进行了计算。在此基础上探讨研究电池材料性质、电池工作温度、电池燃料浓度变化等对电池特性的影响,加深了对固体氧化物燃料电池特性的认识,为优化电池性能与操作参数提供依据。     

SOFC阳极材料的研究现状与分析

对几种固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极进行了归纳。指出第一原理的运用对深化认识固体氧化物燃料电池阳极材料反应机理发挥了重要作用。同时认为,依据余睿黄奠定的余氏理论,也有可能从另一个角度来认识阳极反应机理,从而为研究开发更为廉价有效的阳极提供有益的理论借鉴作用。     

固体氧化物燃料电池多孔支撑结构内传递现象研究综述

针对新型的集成板式固体氧化物燃料电池多孔阳极结构,总结了其中反应气的能量、组份和质量传递的新特点,包括燃料气输运通道和多孔支撑复合结构的多尺度效应、以及化学反应和物理扩散对控制方程的耦合影响等。在文献综述的基础上,围绕固体氧化物燃料电池内部反应气体传递过程,阐述需要进一步深入探讨的基础问题。     

相转化法制备锥管状阳极支撑SOFC

利用相转化法制备了锥管状NiO-YSZ阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)。讨论了不同造孔剂对阳极支撑体机械性能及微观结构的影响,结果表明,以石墨作为造孔剂时阳极支撑体的综合性能相对较好。以氢气为燃料的单电池测试结果表明,800℃时电池的最大面积比功率为410mW/cm2。交流阻抗谱结果显示电池极化电阻是影响电池性能的主要因素。     

阳极支撑平板状SOFC过电势模型及分析

平板型固体氧化物燃料电池由于具有高效率、低污染物排放等特点,是未来发电的主要方向。当电池运行产生电流时,就会伴随电荷传输产生活化极化,伴随质量传输产生浓差极化,根据材料导电性的不同相应产生一定大小的欧姆极化,从而降低了燃料电池的开路电压,并对电流密度和输出功率产生影响。为了能使燃料电池更好地运行,就必须要了解对过电势产生影响的各种因素,所以建立了阳极支撑的平板状SOFC过电势模型,分析了电流密度、温度以及一些结构参数对三种过电势的影响,对阳极支撑型和电解质支撑型燃料电池的性能进行了比较。     

固体氧化物燃料电池研究进展

在所有燃料电池中 ,固体氧化物燃料电池工作效率最高 ,对燃料的要求最低。综述了固体氧化物燃料电池在国内外的研究进展 ,详细阐述了电解质材料 ,阳极材料 ,阴极材料以及连接材料的研究进展。提出了今后的工作重点 ,中温固体氧化物燃料电池是今后的发展方向     

注浆成型法制备阳极支撑锥管状SOFC

采用简单经济的传统陶瓷制备工艺——注浆成型法制备锥管状阳极基底。将该基底在1000℃烧结4h后采用浆料喷涂法在其上制备致密的YSZ电解质膜,在1400℃下烧结4h。采用涂覆法制备锰酸锶镧(LSM)阴极,并组装成固体氧化物燃料电池(SOFC)单体。将该电池在氢气燃料(流量为100mL/min)和空气氧化剂的条件下测试。测得的最高电池开路电压为1.072V。850℃时最大比功率达到670mW/cm2,此时电池的总面积比电阻为1ΩW.cm2,欧姆面积比电阻仅为0.2ΩW.cm2。扫描电镜结果显示通过注浆成型法制备的阳极基底呈多孔状态,非常适合固体氧化物燃料电池对阳极的要求。     

固体氧化物燃料电池分布式电源静态运行分析

固体氧化物燃料电池是一种有前途的分布式电源。从基本的热力学分析出发并结合质量平衡、焓平衡和熵平衡方程,该文提出一个以氢气为燃料的固体氧化物燃料电池数学模型用于静态分析。推导得出了氢气利用系数、电池堆温度和过量氧气比例这3个运行变量之间的解析关系。由于固体氧化物燃料电池在运行中必须满足多个限制,该文提出了合理运行空间的概念。该概念可以用于指导固体氧化物燃料电池的运行和控制。     

内重整固体氧化物燃料电池控制策略研究

内重整固体氧化物燃料电池的数学模型由描述组分、质量、动量和能量守恒的偏微分方程组，以及电化学模型组成。控制系统的试验研究不仅成本非常昂贵，而且很多情况下比较困难和危险。基于一维内重整固体氧化物燃料电池的分布集总参数仿真模型，对燃料电池的控制系统进行了控制策略的研究和控制回路的设计。仿真结果表明所建立的控制系统是合适可行的，能满足负载不断变化的需要。该仿真模型不仅能有效防止电池系统外部的危险，还可以对电池内部分布特性的潜在危险情况进行在线预测和研究。     

直接碳燃料电池阳极反应特性研究

直接碳燃料电池(DCFC)具有能量转化效率高、污染低、燃料来源广等突出优点,被认为是缓解能源危机和环境污染的有效途径,而固体氧化物直接碳燃料电池(SO-DCFC)因其腐蚀性小、寿命长等优点是一种具有发展潜力的燃料电池。以氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为电解质组装对称电池,研究操作温度、阳极燃料特性、阳极气氛等对电池性能的影响。结果表明,随着操作温度的降低,电池欧姆电阻变大,电池性能下降。阳极燃料特性是影响电池性能的关键因素,以活性炭、半焦、石墨为燃料的DCFC性能顺序为活性炭半焦石墨;燃料中混合碳酸盐能明显改善DCFC性能,当碳酸盐混合半焦作为燃料时,电池功率密度达到25 m W/cm2。阳极载气为CO2能促进阳极CO生成,提高电池性能,而N2载气稀释阳极反应气浓度,降低电池性能。     

固体氧化物燃料电池及其混合发电系统的现状及开发

固体氧化物燃料电池（SOFC）以其高能量转换效率、高比功率、无运动部件、堆积结构以及环境友好等特点日益受到重视。文章从燃料电池本体以及基于燃料电池的混合发电系统两方面对发达国家固体氧化物燃料电池的发展进行了调查,通过不同国家开发的电池以及混合发电系统的比较分析,对今后固体氧化物燃料电池的发展起到一定的指导作用。基于对燃料电池外形尺寸、进气道的尺寸和形状等电池结构进行了分析,得出不同结构下电池性能的变化,得到了最有利于燃料电池性能的设计参数。研究结果表明,低电流时,随着多孔电极进气道孔径的增加,电池输出电压也降低;而高电流时,电池输出电压先增大后减少,在孔径为5 mm时电池输出电压最大。     

固体氧化物燃料电池研究进展

固体氧化物燃料电池是直接将化学能转化成电能的全固态化学发电装置,具有能量转化效率高,无腐蚀,燃料适应性强和寿命长等优点。介绍了固体氧化物燃料电池的阳极、阴极、电解质等核心部件,介绍了固体氧化物燃料电池存在的问题,并对未来发展前景进行了展望。     

湿化学法制备LT-SOFCs材料及其性能研究

采用湿化学法制备了低温固体氧化物燃料电池(LT-SOFCs)阳极材料NiO、阴极材料LSCF(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3)和电解质材料GDC(Gd0.1Ce0.9O1.95)粉体。X射线衍射(XRD)结果表明三种粉体成相良好,没有杂相存在。采用湿化学法合成的粉体成功制备了GDC膜电解质阳极支撑型固体氧化物燃料电池,并对单电池的电化学性能和稳定性进行了分析和研究。单电池在加湿氢气(3%H2O)燃料中,600℃下最大输出功率密度达384 mW/cm2,并在550℃下经历了约12 h的稳定性测试,输出电压恒定,电池稳定性良好。     

固体氧化物燃料电池关键材料的开发

在对固体氧化物燃料电池特点进行简述的基础上,重点就我所固体氧化物燃料电池研究与开发所取得的进展及所遇到的问题进行了讨论.在总结所取得科研成果的基础上,对我国固体氧化物燃料电池的研究与开发前景作了展望.